关于数据中心与碳排放的探讨

关于数据中心与碳排放的探讨

余有聪

金泥化工有限责任公司 737100

摘要：在信息技术快速发展的背景下，数据中心作为各行各业的关键基础设施，为我国经济转型升级提供了重要支撑。近年来，我国数据中心产业快速发展，保持平均每年30%左右的增速，未来仍将保持快速增长势头。与此同时，数据中心的能耗和碳排放量也在迅速增长。在绿色、低碳发展的时代背景下，数据中心产业不断探索绿色化、集约化发展模式，但产业发展仍然面临诸多问题，因此采取一系列政策措施引导数据中心降低碳排放，推进数据中心绿色、低碳发展，是数据中心行业未来实现可持续发展的重要研究方向。

关键词：数据中心；碳中和；低碳

引言

当前，5G、云计算、人工智能等新一代信息技术快速发展，信息技术与传统产业加速融合，数字经济蓬勃发展。数据中心作为各个行业信息系统运行的物理载体，已成为经济社会运行不可或缺的关键基础设施，在数字经济发展中扮演至关重要的角色。近年来，我国数据中心产业快速发展，保持平均每年30%左右的增速，预计未来仍将保持快速增长的势头。与此同时，数据中心产业能源消耗、绿色和低碳发展进程正在不断引发社会关注。我国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。数据中心行业亟需顺应这一发展趋势，降低碳排放，逐步实现数据中心“碳中和”目标。

1国内企业数据中心低碳发展现状

我国部分数据中心企业也开始制定碳中和目标和碳减排路线图规划，践行碳中和战略。2020年年底，某集团进一步提出碳中和目标具体实施路径，计划在2023年实现中国运营范围内所有新一代超大规模数据中心100%采用“可再生综合能源解决方案”。某集团公布碳中和目标，承诺2030年实现净零排放，并提出了具体实施路径。我国互联网科技企业应用可再生能源比例逐渐提升。同时，企业采购可再生能源的方式逐步多元化，从分布式光伏延伸至风电、光伏市场化交易以及绿色电力证书。在能源信息披露方面，我国数据中心能源数据信息披露尚不充分。目前,国际16家主流互联网企业中，约80%的企业披露了用电量与温室气体总量，约50%的企业披露了用电结构；国内15家主流互联网企业中，仅20%的企业披露了用电量与温室气体排放总量，没有企业披露用电结构。

2数据中心与碳排放的探讨

2.1完善可再生能源市场化采购机制

数据中心是国家“新基建”的重要组成部分，在用电负荷方面具有稳定的优点，有利于消纳可再生能源，因此，将数据中心作为可再生能源交易试点对象较为适宜。建议将可再生能源的应用发展、能源转型以及气候变化与数据中心的发展相结合，实现融合发展，并出台完善相关支持政策。扩大可再生能源市场化交易的试点地区及参与企业范围，让更多类型、不同规模的企业用户有机会参与可再生能源采购。鼓励有条件的数据中心企业直接投资建设可再生能源项目、鼓励新增数据中心园区建设配套光伏、风电等可再生能源电站。在编制网络建设规划、电网基站规划时需要充分考虑对数据中心的需求。推动数据中心项目在地区落地时，建议同步出台鼓励数据中心就近投资建设风电、光伏等可再生能源电站的相关政策，这将有力地促进数据中心在靠近可再生能源生产中心进行建设。

2.2供电侧

实现数据中心“碳中和”是一项系统工程，数据中心供电侧如何最大限度开发利用清洁可再生电力尤为关键，有以下四种供能方式可供选择。一是自备清洁可再生电厂，有光伏发电和风力发电两种形式，电力自发自用。这种供电方式最为便捷，但是受限于场地等因素，一般难以完全解决数据中心供能问题。二是通过电力交易市场购入绿电。数据中心耗电量巨大，因此多数场景下需要外部电力供应。如果能够通过电力交易，购入光伏发电、风电、水电等“零碳绿电”，可以确保数据中心的“碳中和”特质。三是储能供能。在大量使用可再生电力的背景下，储能环节对于保证数据中心用电的安全性和连续性具有特别重要的作用。可组合使用电化学储能、压缩空气储能、制氢储能等技术手段。四是备发灵活电源机组。在各种突发事件下，需要合理配置发电机组保障设备不间断供电。在大量使用可再生电力的情况下，备发灵活电源更是不可或缺。从快速反应、调峰出力角度看，选用燃气轮机+天然气为备用灵活电源，完全可以满足数据中心灾备要求。上述供能方式仅在此情形下，备发机组运转时会产生碳排放，需采取必要的碳抵消措施。因此，数据中心完全可以实现“零碳排放”。

2.3积极进行技术创新

大力开展节能减排技术研发创新，系统优化提升整体能效。大规模采用模块化建设方式，采用先进高效的IT、网络、供电制冷技术与方案，如获得“DC-Tech创新先锋”荣誉的液冷、微模块、一体柜、高性能存储网络、低时延异构数据中心等，提升数据中心算力算效，降低总体碳排放。鼓励采用智能化系统和平台优化数据中心整体能效，持续降低数据中心PUE、WUE。大力开展氢能、储能、新能源技术研发应用，积极探索优化新的制氢方法提升效率、降低成本；推动使用氢燃料电池、锂电池储能等替代备用柴油发电机，将新能源与数据中心建设联动协同，推动数据中心加快低碳发展。

2.4加快绿色低碳技术研发与应用

低碳技术包括碳减排技术、无碳技术和碳去除技术三类。碳减排技术是指在高能耗、高排放领域进行的减排技术，包括油气资源和煤层气资源的勘探开发、煤炭的清洁高效利用等。无碳技术是指核能、风能、太阳能、生物质能为代表的可再生能源技术。碳去除技术通常是指碳捕获和储存（CCS）。在过去10年中，世界太阳能电池产量以每年38%的速度增长，超过了IT行业。全球风电装机容量2008年在金融危机中逆势增长28.8%。加快绿色低碳技术研发与应用。只有提高低碳技术的研发和自主创新能力，才能在不牺牲数据中心产业经济增长和繁荣的情况下，达到数据中心全生命周期的低碳化，获得较高的生态经济效益。数据中心中，30%~40%能耗被用在暖通系统上，如果可以有效利用数据中心产生的热量进行余热回收，对数据中心节能降碳具有很大作用。另外，柴油发电机也是不可忽视的直接排放源，在电力供应稳定的情况下，根据不同数据中心企业要求，柴油发电机每年也会进行多次例行启动测试。柴发的替代方案也是当前业内各家企业研究项目之一。随着电池技术的发展，电池储能有望在未来满足长时间储能的需求。目前，在美国市场上已出现了可再生能源和供电时间达4小时的电池储能结合的组合方案。电动汽车市场的急速扩张加速了中国电池储能成本的下降，这也使得电池储能有望在约2025年后快速发展，并在2040年左右将超过抽水蓄能成为最常用的储能方式。

结语

目前，5G、云计算、人工智能等新一代信息技术快速发展，信息技术与传统产业加速融合，数字经济蓬勃发展。在中国提升气候目标与雄心的背景下，关于碳排放的约束政策将加码。在绿色、低碳的时代背景下，面对数据中心产业发展面临的诸多问题，我国政府应完善可再生能源市场化采购机制,加强绿色债券等金融工具应用，建立数据中心碳减排精细化管理制度，推加快数据中心碳减排标准制定，努力实现2030年碳达峰、2060年碳中和的目标。

参考文献

[1]绿色和平.中国数字基建的脱碳之路数据中心与5G减碳潜力与挑战（2020-2035）[R].2021.05.

[2]李洁,郭亮,谢丽娜.数据中心发展综述[J].信息通信技术与政策,2021,47(04):13-18.